一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份计，称取:20份Fe2O3、60份MnO2、10份Co2O3、10份CuO、20份TiO2和5份Zn O混合均匀，通过凝胶法制备铁氧体；（2）按照重量百分比计，称取20%铁氧体、77%堇青石和3%的煅烧高岭土，用玛瑙研钵将原料研磨混匀，得到粉料，备用；（3）加入粉料总重3%的粘合剂溶液造粒，陈化24‑36h，（4）将粉末压制成成型，干燥，得到陶瓷坯料；（5）将陶瓷坯料烧制成型，既得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。本发明专利技术采用具有高辐射性能的铁氧体复合堇青石和高岭土，所制备的红外辐射陶瓷具有较低的热膨胀系数，良好的抗热震性能，较高的红外辐射性能。

【技术实现步骤摘要】
一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法
本专利技术涉及一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，属于无机陶瓷材料领域。
技术介绍
红外辐射陶瓷是指在红外波段具有高辐射率或特征辐射率的无机材料。辐射是一切物体的固有属性。任何物体，当其温度高于绝对零度时,都能不停地产生红外辐射。根据基尔霍夫定律，在同一温度下材料的吸收能力和辐射能力相等。黑体具有最佳的辐射特性，在任何温度下，能够全部吸收和发射任何波长的辐射，一般物体的辐射性在任何波长都低于黑体，通常用辐射率来表示其接近黑体的程度。辐射率介于0和1之间，辐射率越大，说明物质辐射的能力越高。过渡金属氧化物中的一种或者几种混合在一起会形成AB2O4，类似尖晶石结构的铁氧体，A和B分别代表2价和3价金属阳离子，并分别填充于尖晶石的四面体和八面体间隙中。尖晶石晶格振动所引起的格波的光学频率与红外线频率相近，当物质受到红外线照射时，红外辐射可与晶体内部偶极子发生共振，促进红外吸收和发射。当晶体结构中掺入杂质时，特别是当四面体空隙或八面体空隙被不同的金属离子占据时，在杂质格点上造成电荷失衡，同时离子之间会产生电子交换行为，引起电子在不同的能级间跃迁，增强红外波段的吸收，同时在杂质或者缺陷处会引起晶格畸变，降低晶格振动的对称性，偶极矩变化增大，促进材料红外吸收。过渡金属氧化物虽然红外发射率高，但是热膨胀系数较大、耐热冲击性差，往往只能以粉体或涂料的形式加以使用，应用范围受到较大的限制。因此人们将其与热膨胀系数较小的堇青石或莫来石等物质复合以改善其性能。堇青石结构具有优良的辐射特性，其离子排列疏松，晶格内有较大的空腔，热稳定性好，具有较高的耐热性和抗热冲击性。在复相体系中引入堇青石不仅可以降低热膨胀系数，提高材料在使用过程中的抗震性，而且可以弥补某些其它组元在部分波段内辐射率低的不足。李艳等(高可见光吸收红外辐射陶瓷的制备和性能[J].中国陶瓷,2006(07):26-29+36.)利用溶胶-凝胶法制备的堇青石和FeMnCuO4尖晶石型铁氧体粉末按一定的比例混合后，经研磨和煅烧得到红外辐射陶瓷粉体，当铁氧体含量为5％时复合陶瓷粉体的远红外辐射率为0.94左右。但是该方法存在以下问题：制备方法复杂且红外辐射率的提高仅仅在可见光部分，对于不可见光部分没有提高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，解决现有溶胶-凝胶法制备的堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法复杂以及红外辐射性能不全面等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份计，称取:20份Fe2O3、60份MnO2、10份Co2O3、10份CuO、20份TiO2和5份ZnO混合均匀，通过凝胶法制备铁氧体；(2)按照重量百分比计，称取20％铁氧体、77％堇青石和3％的煅烧高岭土，用玛瑙研钵将原料研磨混匀，得到粉料，备用；(3)加入粉料总重3％的粘合剂溶液造粒，陈化24-36h，(4)将粉末压制成成型，干燥，得到陶瓷坯料；(5)将陶瓷坯料烧制成型，既得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的凝胶法制备铁氧体具体为：(1)按照比例称取各种原料，用蒸馏水溶解后加入柠檬酸和丙烯酰胺，柠檬酸加入量与金属阳离子摩尔比为1.6:1，丙烯酰胺加入量与金属阳离子摩尔比为9:1；(2)用氨水调节上述混合溶液的pH值到2，然后使体系在70℃下鳌合反应3h，形成溶胶，蒸发可挥发性液体，当混合体系变成较粘稠时，转移到坩埚中，置于120℃的烘箱中干燥24h，得到干凝胶；(3)将干凝胶研碎成细粉，在250℃的马弗炉中点燃，发生燃烧反应，保温1h，然后以10℃/min升温速率升到一定温度1000℃，保温3h，，然后随炉冷却，最后得到粉状样品，即为铁氧体。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的粘合剂溶液为浓度1-3wt％的聚乙二醇水溶液。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的烧制具体为：所述的烧制为以0.5℃/min的速率缓慢升温至250℃，保温1小时，然后以1℃/min升温至350℃，保温1小时，以5℃/min升温至1200℃保温3小时，然后随炉冷却。本专利技术的有益效果：本专利技术采用丙烯酞胺聚合凝胶法制备铁氧体，丙烯酞胺具有两个相同且非常活泼的反应性官能团,它能使高分子聚合物迅速而高效地从线性结构转变成立体网状结构,可与各种离子型单体发生聚合反应，另外作为一种高分子聚合剂,其作用是在溶液成胶过程中聚合形成高分子网络结构,阻止粒子在溶液中的大量移动和聚集,有效抑制凝胶体在干燥过程中的塌缩,所以丙烯酞胺聚合凝胶法有利于制备出高质量的铁氧体纳米粉体。本专利技术所制备的铁氧体纳米粉体具有均匀性好、纯度高、性能稳定且重现性好，工艺操作与设备简单,易控制等优点，且制备的铁氧体具有很好的红外辐射性能。Ni2O3、Cr2O3、TiO2等氧化物本身具有较高的红外发射率，且Ni，Cr，Ti均可有多种价态的离子稳定存在，可部分取代Fe或Mn进入尖晶石晶格，是晶格畸变并增加杂质能级，从而改善红外辐射性能。本专利技术通过添加Ni2O3、Cr2O3有效地提高了红外辐射性能，且提高与莫来石的相容性，有效地降低的热膨胀系数，提高了抗热震性能。本专利技术采用具有高辐射性能的铁氧体复合堇青石和高岭土，所制备的红外辐射陶瓷具有较低的热膨胀系数，良好的抗热震性能，较高的红外辐射性能。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)按照重量份计，称取:20份Fe2O3、60份MnO2、10份Co2O3、10份CuO、20份TiO2和5份ZnO混合均匀，通过凝胶法制备铁氧体；(2)按照重量百分比计，称取20％铁氧体、77％堇青石和3％的煅烧高岭土，用玛瑙研钵将原料研磨混匀，得到粉料，备用；(3)加入粉料总重3％的粘合剂溶液造粒，陈化24h，粘合剂溶液为浓度1wt％的聚乙二醇水溶液；(4)将粉末压制成成型，干燥，得到陶瓷坯料；(5)将陶瓷坯料烧制成型，烧制具体为：所述的烧制为以0.5℃/min的速率缓慢升温至250℃，保温1小时，然后以1℃/min升温至350℃，保温1小时，以5℃/min升温至1200℃保温3小时，然后随炉冷却，既得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。所述的凝胶法制备铁氧体具体为：(1)按照比例称取各种原料，用蒸馏水溶解后加入柠檬酸和丙烯酰胺，柠檬酸加入量与金属阳离子摩尔比为1.6:1，丙烯酰胺加入量与金属阳离子摩尔比为9:1；(2)用氨水调节上述混合溶液的pH值到2，然后使体系在70℃下鳌合反应3h，形成溶胶，蒸发可挥发性液体，当混合体系变成较粘稠时，转移到坩埚中，置于120℃的烘箱中干燥24h，得到干凝胶；(3)将干凝胶研碎成细粉，在250℃的马弗炉中点燃，发生燃烧反应，保温1h，然后以10℃/min升温速率升到一定温度1000℃，保温3h，，然后随炉冷却，最后得到粉状样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份计，称取: 20 份Fe2O3、60份MnO2、10 份Co2O3、10份 CuO、20份TiO2和5份Zn O混合均匀，通过凝胶法制备铁氧体；（2）按照重量百分比计，称取20%铁氧体、77%堇青石和3%的煅烧高岭土，用玛瑙研钵将原料研磨混匀，得到粉料，备用；（3）加入粉料总重3%的粘合剂溶液造粒，陈化24‑36h，（4）将粉末压制成成型，干燥，得到陶瓷坯料；（5）将陶瓷坯料烧制成型，既得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份计，称取:20份Fe2O3、60份MnO2、10份Co2O3、10份CuO、20份TiO2和5份ZnO混合均匀，通过凝胶法制备铁氧体；（2）按照重量百分比计，称取20%铁氧体、77%堇青石和3%的煅烧高岭土，用玛瑙研钵将原料研磨混匀，得到粉料，备用；（3）加入粉料总重3%的粘合剂溶液造粒，陈化24-36h，（4）将粉末压制成成型，干燥，得到陶瓷坯料；（5）将陶瓷坯料烧制成型，既得堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种堇青石复合铁氧体红外辐射陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的凝胶法制备铁氧体具体为：（1）按照比例称取各种原料，用蒸馏水溶解后加入柠檬酸和丙烯酰胺，柠檬酸加入量与金属阳离子摩尔比为1.6:1，丙烯酰胺加入量与金属阳离子摩尔比为9:1；（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭元，章波，
申请(专利权)人：芜湖市元奎新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34